(57)【要約】【課題】透光性アルミナ焼結体では、靭性が低いため歯科材料、特に歯列矯正ブラケット等に用いた場合強度が十分でなかった。【解決手段】ランタノイド、ジルコニア及びイットリアの群から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物を総量で１００〜１０００ｐｐｍ、１Ａ族アルカリ金属酸化物、２Ａ族アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５及びＧｅＯ２Ｂの群から選ばれる少なくとも１種以上を総量で２０〜１０００ｐｐｍ含有するアルミナを常圧焼結及び１５５０℃以上でＨＩＰ処理した焼結体では、破壊靭性が４．５ＭＰａ・ｍ０．５以上、波長６００ｎｍの可視光に対する全光線透過率（試料厚さ１ｍｍ）が６０％以上となり歯科材料用途に優れている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランタノイド、ジルコニア及びイットリアの群から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物を総量で１００〜１０００ｐｐｍ、１Ａ族アルカリ金属酸化物、２Ａ族アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５及びＧｅＯ２の群から選ばれる少なくとも１種以上を総量で２０〜１０００ｐｐｍ含有し、なおかつ破壊靭性が４．５ＭＰａ・ｍ０．５以上、波長６００ｎｍの可視光に対する全光線透過率（試料厚さ１ｍｍ）が６０％以上であるアルミナ焼結体。
【請求項２】
ランタノイドの酸化物がＬａ２Ｏ３のＬｕ２Ｏ３いずれか1種以上である請求項１に記載のアルミナ焼結体。
【請求項３】
焼結粒子に長軸長さが１０μｍ以上、アスペクト比１．５以上の異方性粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至２に記載のアルミナ焼結体。
【請求項４】
長軸長さが１０μｍ以上、アスペクト比１．５以上の異方性粒子の含有率が２０ｖｏｌ％以上である請求項１乃至３に記載のアルミナ焼結体。
【請求項５】
ランタノイド、ジルコニア及びイットリアの群から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物を総量で１００〜１０００ｐｐｍ、１Ａ族アルカリ金属酸化物、２Ａ族アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５及びＧｅＯ２の群から選ばれる少なくとも１種以上を総量で２０〜１０００ｐｐｍ含有するアルミナ粉末を成形後、常圧焼結した後、さらに熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理するアルミナ焼結体の製造方法。
【請求項６】
比表面積５〜２０ｍ２／ｇ、１μｍ以下の微粒子が９０ｖｏｌ％以上のアルミナ粉末を用いる請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
常圧焼結温度が１２５０〜１４５０℃である請求項５乃至６に記載の製造方法。
【請求項８】
熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理が温度１５５０〜１７００℃、圧力５０ＭＰａ以上で行う請求項５乃至７に記載の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至４に記載のアルミナ焼結体を用いた歯科材料。
【請求項１０】
歯列矯正ブラケット又は歯科修復用ミルブランクのいずれかである請求項９の歯科材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は靭性が高く、かつ透光性にも優れることにより歯列矯正ブラケットや歯科修復用ミルブランク等の歯科材料に適するアルミナ焼結体に関する。又透光性の高温劣化が少なく、ランプ管等にも適用できる。
【背景技術】
【０００２】
近年、歯科材料に透光性アルミナ焼結体が広く用いられており、透光性に優れ、なおかつ高強度、特に高靭性のアルミナ焼結体が望まれている。これまで靭性の高いアルミナ焼結体としては種々の焼結体が提案されているが、それらは透光性が十分なものではなかった。
【０００３】
例えば、数千ｐｐｍの不純物を含むバイヤー法アルミナ粉末を用いてなる異方粒成長した板状粒子を含むアルミナ焼結体が異方形状粒子のために高靭性化することが報告されている（特許文献１）。５〜８ＭＰａ・ｍ０．５の高い破壊靭性が報告されているが、焼結体の密度は３．９３〜３．９４ｇ／ｃｍ３（相対密度９９．０％）であり、透光性を発揮できる高密度（＞９９．８％）に達しておらず、透光性が十分ではなかった。
【０００４】
アルミナ焼結体では、異方形状粒子が発達すると緻密化が進み難く、透光性が得難いことが知られており、異方成長を抑制するため、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＭｇＯ等の粒成長抑制剤を添加することが知られている。これら抑制剤を添加した焼結体では粒子は等軸形状となり、１００％に近い高密度化が容易となることから、透光性アルミナが得られている（特許文献２〜８、非特許文献１）。しかし、従来のＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＭｇＯ等の粒成長抑制剤を添加した焼結体では、異方形状粒子が形成されず、靭性が低いものしか得られていなかった。
【０００５】
高純度アルミナ粉末を常圧焼結し、それをＨＩＰ処理で高密度化して、透光性を付与する方法が知られている（特許文献９〜１６）。この方法では、９９．９９％以上の高純度アルミナ粉末（又はＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＭｇＯ等の粒成長抑制剤を添加したもの）による等軸形状粒子からなる透光性焼結体が得られている。しかし焼結粒子の形状が等軸であるため、いずれも靭性が低いものであった。
【０００６】
この様に、これまで高純度アルミナ、又はＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、ＭｇＯ等の粒成長抑制剤を含むアルミナでは、たとえ熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理しても、透光性と高い靭性を両立したアルミナ焼結体は得られていなかった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１３６５号公報
【特許文献２】米国特許第３０２６２１０号
【特許文献３】特開昭５３−１１１３１２号公報
【特許文献４】特開昭５６−１４００７２号公報
【特許文献５】特開昭５６−１６０３７４号公報
【特許文献６】特開平４−１９８０６０号公報
【特許文献７】特開平６−３４０４６９号公報
【特許文献８】特開平９−２８６５号公報
【特許文献９】特開昭６３−２３６７５７号公報
【特許文献１０】特開平３−１６８１４０号公報
【特許文献１１】特開平３−２６１６４８号公報
【特許文献１２】特開２００１−３２２８６６号公報
【特許文献１３】米国特許第６８７８４５６号
【特許文献１４】米国特許第６６４８６３８号
【特許文献１５】特開平２００６−８７９１５号
【特許文献１６】特表２００５−５３２２５０号公報
【非特許文献１】Ｊ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．Ｊｐｎ．１０８［６］５５８−５６４（２０００）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は高靭性でなおかつ透光性に優れるアルミナ焼結体を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
従来、ＺｒＯ２、Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３及びＭｇＯ等の粒成長抑制剤の存在下ではアルミナ粒子は異方形状とはならないとされてきたが、本発明者等はその様な粒子成長抑制剤と同時にＮａ２Ｏ，ＳｉＯ２等のガラス相形成剤を共存させると、１５５０℃以上の特定の温度領域での焼結温度において、アルミナ焼結粒子が異方粒成長を開始するために、焼結体の気孔の低減と高靭性化が可能となり、この様な焼結体では熱処理によって透光性の低下のない耐熱性にも優れる透光性アルミナ焼結体となることを見出し、本発明を完成するに到ったものである。
【００１０】
以下、本発明の透光性アルミナ焼結体について説明する。
【００１１】
本発明の焼結体は、粒成長抑制剤としてランタノイド、ジルコニア及びイットリアの群から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物を総量で１００〜１０００ｐｐｍ、ガラス相形成剤である１Ａ族アルカリ金属酸化物、２Ａ族アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５及びＧｅＯ２の群から選ばれる少なくとも１種以上を総量で２０〜１０００ｐｐｍ含有し、なおかつ破壊靭性が４．５ＭＰａ・ｍ０．５以上、波長６００ｎｍの可視光に対する全光線透過率（試料厚さ１ｍｍ）が６０％以上であるアルミナ焼結体である。
【００１２】
本発明の焼結体は、ランタノイド、ジルコニア及びイットリアの群から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物と、Ｎａ２Ｏ等の１Ａ族アルカリ金属酸化物、２Ａ族アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２の中から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物との両方を含有することを必須とし、総含有量は前者が１００〜１０００ｐｐｍ、後者が２０〜１０００ｐｐｍである。
【００１３】
本発明で用いるＮａ２Ｏ等の１Ａ族アルカリ金属酸化物、２Ａ族アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２はガラス相形成剤として働き、アルミナ粒子の異方成長を促進する。このうち、特にガラス相形成能力の高い酸化物はＮａ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ＋ＳｉＯ２である。この効果は総含有量２０ｐｐｍ未満では発現せず、又１０００ｐｐｍを超えると焼結を阻害する。
【００１４】
本発明では上記の添加物と同時に粒成長抑制剤としてランタノイド、ジルコニア及びイットリアの群から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物を用いるが、本発明でいうランタノイドの酸化物としては特にＬａ２Ｏ３のＬｕ２Ｏ３いずれかが好ましい。これらの添加物は前述の添加物によって進む異方性成長の発現する温度を制御し、これらの成分との組み合せによって初めて靭性と透光性の双方を満足する焼結体を得る効果を発揮する。添加量は総含有量１００〜１０００ｐｐｍで効果が特に顕著であり、１００ｐｐｍ未満では効果が薄れ、１０００ｐｐｍを超えると透光性の低下をもたらす。
【００１５】
ＭｇＯは２Ａ族アルカリ土類金属酸化物であるが、ＭｇＯの添加効果は粒成長抑制剤として働くため、２Ａ族アルカリ土類金属酸化物にＭｇＯを用いる場合には、１Ａ族アルカリ金属酸化物、ＭｇＯ以外の２Ａ族アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５及びＧｅＯ２の群からさらに少なくとも１種以上の成分を添加することが必要であり、２Ａ族元素としてはＭｇＯ以外の酸化物を用いることがより好ましい。
【００１６】
本発明の焼結体は、破壊靱性は４．５ＭＰａ・ｍ０．５以上であり、特に５ＭＰａ・ｍ０．５以上、さらには６ＭＰａ・ｍ０．５以上であることが好ましい。
【００１７】
本発明の焼結体の曲げ強度は特に規定されないが、高いことが好ましく、特に３５０ＭＰａ以上であることが好ましい。曲げ強度は破壊靱性が高くなると低下する傾向があり、破壊靱性８〜１０ＭＰａ・ｍ０．５では３５０〜４００ＭＰａとなる。ここでの破壊靱性、曲げ強度の評価方法はいずれもＪＩＳに規定される方法による。
【００１８】
本発明の焼結体は試料厚み１ｍｍにおいて、６００ｎｍの可視光に対して６０％以上の高い全光線透過率を有するものであり、特に６５％以上、さらには７０％以上であることが好ましい。
【００１９】
本発明の焼結体は焼結粒子に長軸長さが１０μｍ以上、アスペクト比１．５以上の異方性粒子を含むことが好ましい。焼結体を構成するアルミナ粒子の代表例を図１に示す。
【００２０】
異方性粒子のアスペクト比は、大きいほど破壊靭性が高まる。異方性粒子のアスペクト比は３以上であることが好ましい。異方性粒子の含量は２０ｖｏｌ％以上、さらには５０ｖｏｌ％以上であることが好ましい。異方性粒子の含量が増加するほど、焼結体の破壊靱性は増加する。ただし、異方性粒子の含有量が１００ｖｏｌ％になると、破壊靱性は１０ＭＰａ・ｍ０．５以上に達するが、曲げ強度が低下しやすくなるので、異方性粒子の含有量を過度に増加させる必要はない。
【００２１】
本発明の異方性粒子は特に板状（異方性板状粒子）であることが好ましい。
【００２２】
本発明のアルミナ焼結体は、異方性粒子以外の焼結粒子は等軸形状粒子からなり、異方性粒子が破壊靱性向上に寄与する一方、等軸形状粒子は異方性粒子を結合する働きをし、強度維持に寄与する。
【００２３】
次に、本発明のアルミナ焼結体の製造法について説明する。
【００２４】
本発明のアルミナ焼結体は、ランタノイド、ジルコニア及びイットリアの群から選ばれる少なくとも１種以上の酸化物を総量で１００〜１０００ｐｐｍ、１Ａ族アルカリ金属酸化物、２Ａ族アルカリ土類金属酸化物、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５及びＧｅＯ２の群から選ばれる少なくとも１種以上を総量で２０〜１０００ｐｐｍ含有するアルミナ粉末を成形後、常圧焼結した後、さらに熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理することによって製造することができる。
【００２５】
前者の粒成長抑制剤（ＺｒＯ２等）、及び後者のガラス相形成剤（１Ａ族アルカリ金属酸化物等）の添加方法は特に限定されないが、例えば、アルミナ粉末に添加し、混合・粉砕等によって分散させればよい。また酸化物粉末として添加しても良いが、焼成によって酸化物になる前駆体として添加してもよい。例えば、ＺｒＯ２の場合、ＺｒＯＣｌ２或いはＺｒＯ（ＮＯ３）２を水溶液とし、アルミナ粉末と湿式混合した後、乾燥・焼成する方法が例示できる。同様にＮａ２Ｏの場合、Ｎａ２ＣＯ３或いはＮａＣｌ等の水溶性塩を用いることができる。
【００２６】
本発明の方法における成形方法も特に限定されるものではなく、金型プレス、ラバープレス、スリップキャスティング、射出成形等あらゆる方法が適用できる。
【００２７】
本発明における焼結は、常圧焼結した後、さらに熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）処理を実施する。
【００２８】
常圧焼結は、大気、酸素、真空等の雰囲気中で、温度１２５０℃〜１４５０℃で実施することが好ましい。常圧焼結では、焼結体を次のＨＩＰ処理を施すに必要な密度（理論密度の約９５％）まで緻密化する。常圧焼結後の密度が９５％以下では、ＨＩＰ処理の圧力媒体ガスが焼結体内部に浸透し、気孔の除去が十分に達成されず、透光性が得られない。一方、常圧焼結時において焼結温度が高すぎると、気孔が焼結粒子内に取り込まれる現象（粒内気孔）が起こり易く、その様な気孔はＨＩＰ処理によって除去され難い。したがって、理論密度の９５％以上及び粒内気孔の生成抑止の観点から、常圧焼結は温度１２５０〜１４５０℃が好ましい。
【００２９】
本発明の方法におけるＨＩＰ処理は焼結体中の残留気孔を消滅させ、透光性を付与する目的でなされる。処理温度は１２００℃以上、処理圧力は５０ＭＰａ以上が好ましく、特に１５５０〜１７００℃が好ましい。本発明の組成では特に１５５０℃以上で焼結粒子の異方成長が始まり、異方性粒子を含む組織形成が進行する。従ってＨＩＰ処理温度は１５５０〜１６００℃の温度が特に好ましい。一方、１７００℃を超えると異方成長が進みすぎ、粒子が粗大になり、曲げ強度が低下し易い。
【００３０】
ＨＩＰ処理における圧力媒体としては通常用いられるアルゴンガスを用いることができる。その他のガス、例えば窒素、酸素なども適用可能である。
【００３１】
ＨＩＰ処理の圧力は５０ＭＰａ以上が好ましく、通常適用される１００〜２００ＭＰａであれば十分の効果が得られる。
【００３２】
本発明では、粒成長抑制剤とガラス相形成剤とを共存させることにより、１５５０℃までのＨＩＰ処理では微細な等方性粒子が支配的であるが、それ以上の温度から急激に異方形状粒子が出現するため、透光性に必要な気孔低減と、高靭性化に必要な異方性粒子の形成が理想的に進行することを見出した。
【００３３】
本発明の方法で用いるアルミナ粉末は特に限定されないが、純度９９．９９％以上、比表面積５〜２０ｍ２／ｇ、１μｍ以下の微粒子比率９０ｖｏｌ％以上の微細粒子からなるものが好ましい。本発明の焼結体原料として、微粒子比率は特に重要で、９０ｖｏｌ％以下では焼結温度が高くなる。本発明では、各種添加物を添加して焼結するが、アルミナ粉末そのものに高純度のものを用いることにより、各種成分の添加の効果にばらつきがなく、均質な品質の焼結体が得られる。
【００３４】
本発明のアルミナ焼結体は高靭性と透光性を兼ね備えており、歯科材料、特に歯列矯正ブラケット又は歯科修復用ミルブランクとしての用途に適している。特に、耐熱性に優れており、熱処理後に透光性の低下がないため、加熱コーティング、ガラス融着等の高温二次処理が可能である。
【００３５】
本発明のアルミナ焼結体は特に靭性が高いため、歯科材料に用いる上で、以下の様な利点もある。
【００３６】
ブラケットには矯正用ワイヤーから受ける捻り応力に耐える破壊抵抗力（トルク強度）が要求される。トルク強度は材料の破壊靭性によって決まるものであり、本発明の焼結体は高靭性であるため、高いトルク強度が獲得される。そのため、従来に比してよりコンパクトかつより複雑な形状からなるブラケットが設計でき、高機能セルフライゲーションブラケット等が可能になる。
【００３７】
クラウン、ブリッジ等の歯科修復材料には噛み合わせ応力に対する破壊抵抗力と自然歯に近い審美性を出すための透光性が要求される。この用途に利用されている従来のアルミナ焼結体の破壊靭性は４ＭＰａ・ｍ０．５以下であり、又透光性にも乏しい。本発明の焼結体は高い破壊靭性と高い透光性を兼備しているので、審美性の増したクラウン、ブリッジ等を可能にする。近年、クラウン、ブリッジ等は焼結体をＣＡＤ−ＣＡＭ方式で加工して製造され、この焼結体披加工材をミルブランクと称している。本発明の焼結体は高靭性であるため、加工時のチッピング、欠けの発生がない、優れたミルブランクとなる。
【発明の効果】
【００３８】
本発明のアルミナ焼結体は透光性が高く、なおかつ従来のものに比べて高い靭性を有しているため、特に歯科用途に適している。また、熱処理によって透光性の低下がないため、加熱コーティング、加熱融着などの二次処理に対して高い耐久性を有する。さらに二次処理によって、ブラケットのスロット部分に金属、ガラス等の被膜を形成し、矯正ワイヤーとの摩擦が軽減されるため、従来にない高機能のブラケット、クラウン・ブリッジ等を提供することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００４０】
本発明の焼結体の評価方法を以下に説明する。
（１）破壊靭性
破壊靭性試験はＪＩＳＲ１６０７「ファインセラミックスの破壊靱性試験方法」に基づきＳＥＰＢ法により測定した。５本の平均値を採用した。
（２）曲げ強度
曲げ試験はＪＩＳＲ１６０１「ファインセラミックスの曲げ強さ試験方法」に基づき３点曲げ試験により測定し、１０本の平均値を採用した。
（３）全光線透過率
全光線透過率はＪＩＳＫ７１０５「プラスティックスの光学特性試験方法」およびＪＩＳＫ７３６１−１「プラスティック・透明材料の全光線透過率の試験方法」に基づき、ダブルビーム方式の分光光度計（日本分光株式会社製、Ｖ−６５０型）で測定した。測定試料は焼結体厚みを１ｍｍに加工し表面粗さＲａ＝０．０２μｍ以下に両面鏡面研磨したものを用いた。光源（重水素ランプおよびハロゲンランプ）より発生した光を試料に透過および散乱させ積分球を用いて全光線透過量を測定した。測定波長領域は２００〜８００ｎｍの領域で測定し、本件での全光線透過率は、可視光線領域の６００ｎｍの波長での透過率とした。
（４）粒子の長軸長さ、アスペクト比、異方性粒子の割合
焼結体を鏡面研磨し、ケミカルエッチングにより粒界を際立たせ、金コーティングしたものを走査型電子顕微鏡或いは光学顕微鏡写真で観察し、この写真の画像解析より算出した。各粒子を矩形近似し、長辺を長軸長さ、短辺を短軸長さとして測定した。長軸長さを短軸長さで除した値をアスペクト比とした。長軸長さ１０μｍ以上、アスペクト比１．５以上の粒子をピックアップし、その粒子が占める面積から体積比率を求めた。その際の測定粒子数は１００個以上とした。なお、ケミカルエッチングは焼結体を８０℃の過飽和ホウ酸ナトリウム溶液に浸して表面に付着させた後、９００℃で０．５時間加熱し冷却後、塩酸溶液で洗浄する方法で行った。
（５）焼結体密度
焼結体の水中での重量を測定するアルキメデス法によって求めた。相対密度は理論密度を３．９８ｇ／ｃｍ３として計算した。
【００４１】
実施例１〜３
純度９９．９９％以上、比表面積１４ｍ２／ｇ、１μｍ以下の微粒子比率１００ｖｏｌ％の高純度アルミナ粉末（大明化学工業製）、ジルコニア粉末（東ソー製３Ｙ（３モル％Ｙ２Ｏ３−９７モル％ＺｒＯ２））、Ｎａ２Ｏ、ＳｉＯ２等不純物を含有するワックス系熱可塑性樹脂を用い、アルミナ１０００ｇにジルコニア０．４ｇ、樹脂２００ｇを添加し、加温ニーダーで混練し、ジルコニア添加アルミナコンパウンドを作製した。
【００４２】
当該コンパウンドを射出成形機によりプレート形状に成形した。成形体を６００℃まで加熱し脱脂した後、大気中にて１３００℃、２時間焼成し一次焼結体を得た。一次焼結体をＨＩＰ装置にて、１５０ＭＰａのアルゴンガス雰囲気中で処理温度を１５５０、１６００、１６５０℃の各温度で１時間処理した。
【００４３】
１６００℃でＨＩＰ処理した焼結体のケミカルエッチング面光学顕微鏡写真の一例を図１に示す。異なる箇所から同様の写真を７枚撮影し、それを用いた画像解析結果を表１に示す。焼結体組織は２０μｍ以上の大きい異方性板状アルミナ粒子と１０μｍ以下の小さい等軸形状粒子との２種類の焼結粒子組織からなるものであった。
【００４４】
長軸長さ１０μｍ以上、アスペクト比１．５以上の異方性粒子割合、破壊靱性、曲げ強度、全光線透過率、密度の測定を行った。結果を表２に示す。焼結体は異方性粒子を含有し、高い破壊靱性と優れた透光性を有するものであった。また、１６００℃ＨＩＰ処理試料の化学分析を行った。結果を表３に示す。Ｚｒ、Ｎａ、Ｓｉの各元素が含有されていることを確認した。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
【表２】
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【００４７】
【表３】
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【００４８】
実施例４〜６
実施例１〜３で用いたものと同様の高純度アルミナ粉末（大明化学工業製）にＺｒＯ２粉末を０．０５ｗｔ％、炭酸ナトリウムをＮａ２Ｏ換算で０．０３ｗｔ％添加し、高純度アルミナボールを用い水溶媒中で混合し、ＺｒＯ２・Ｎａ２Ｏ含有アルミナ粉末を調製した。同様の方法で、Ｙ２Ｏ３・Ｎａ２Ｏ含有アルミナ粉末、Ｌａ２Ｏ３・Ｎａ２Ｏ含有アルミナ粉末を得た。
【００４９】
これらの粉末を用い、金型一軸プレス装置で圧力５０ＭＰａを加えて４０ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ５ｍｍの板状成形体とし、さらにゴム型に入れ冷間静水圧プレス装置で圧力２００ＭＰａを加えて成形した。成形体を大気中１４００℃で２時間焼結し一次焼結体とし、さらにそれをＨＩＰ装置によりアルゴンガス中、温度１５５０℃、圧力１５０ＭＰａで１時間処理した。
【００５０】
得られた焼結体試料の化学分析を行った。結果を表４に示す。焼結体のケミカルエッチング面の観察から、これらの焼結体は異方性粒子を含有していた。実施例１〜３と同様の画像解析を行い、長軸長さ１０μｍ以上、アスペクト比１．５以上の異方性粒子割合を求め、破壊靱性、曲げ強度、全光線透過率、密度の測定を行った。結果を表５に示す。いずれの焼結体も異方性粒子を含み、高い破壊靱性と優れた透光性を有するものであった。
【００５１】
【表４】
2010105884.tif 000006
【００５２】
【表５】
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【００５３】
実施例７〜１０
実施例１及び３と同様の処理を施した焼結体から両面鏡面研磨した厚さ１ｍｍの試料を作製し、１３００℃、１４００℃の各温度で大気中１時間加熱処理し、処理前後の全光線透過率を測定した。全光線透過率の変化を表６に示す。
【００５４】
【表６】
2010105884.tif 000008
【００５５】
実施例１１
実施例１〜３と同様のコンパウンドを用い、射出成形により歯列矯正ブラケットを作製した。成形体を６００℃まで加熱し脱脂した後、大気中にて１３００℃、２時間焼成し一次焼結体を得た。その一次焼結体を蓋つきアルミナ容器に入れ、ＨＩＰ装置に設置し、アルゴンガス雰囲気中１５０ＭＰａの圧力下で１６００℃、１時間処理した。得られたブラケットは実施例２のサンプルと同程度の透光性を示していた。ブラケットのトルク強度を測定した結果、０．６９ｋｇ・ｃｍの値が得られ、市販アルミナブラケットに比較して２０％以上高強度であった。
【００５６】
なお、トルク強度は、ブラケットを試料台に接着した後、そのスロットに０．０１８×０．０２５インチＳＵＳ製ワイヤーを挿入し、トルク測定装置においてブラケットを、ワイヤーを固定した状態で回転させ、それが破壊するときの応力から算出した。測定値５点の平均値とした。
【００５７】
比較例１〜４
実施例で用いたものと同じ高純度アルミナ粉末（大明化学工業製  純度９９．９９％以上）にＺｒＯ２のみを０．０５ｗｔ％添加した粉末、Ｙ２Ｏ３のみを０．０５ｗｔ％添加した粉末、Ｌａ２Ｏ３のみを０．０５ｗｔ％添加した粉末、及び無添加の粉末を用い、ＨＩＰ温度を１４００℃とした以外は、実施例４〜６と全く同様の方法で透光性アルミナ焼結体を得た。焼結体の化学分析結果を表７に示す。
【００５８】
いずれも図２に示すような等軸形状粒子からなり、異方形状粒子は認められなかった。平均粒径、平均アスペクト比、破壊靱性、曲げ強度、全光線透過率、密度の測定を行った。結果を表８に示す。ＺｒＯ２等の添加による粒成長抑制効果により、長軸長さ１０μｍ以上、アスペクト比１．５以上の異方性粒子が含まれず、曲げ強度は高いが破壊靱性は低いものであった。ＺｒＯ２等を添加したものは密度が十分に高いにもかかわらず透光性に劣るものであった。
【００５９】
【表７】
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【００６０】
【表８】
2010105884.tif 000010
【００６１】
比較例５〜６
比較例４で用いた無添加の焼結体を実施例７〜１０と同様の方法で加熱処理し、処理前後の全光線透過率を測定し、加熱による透光性の低下を評価した。実施例７〜１０に比較して、透過率の低下が顕著であった。結果を表９に示す。
【００６２】
【表９】
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【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の焼結体組織（実施例２）を示す光学顕微鏡写真
【図２】等軸形状粒子からなる焼結体組織（比較例４）を示す光学顕微鏡写真
【図１】
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【図２】
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